Hochtemperatur-Leiterplattenlaminate

Warum die Auswahl des richtigen Laminats so wichtig ist

Die Auswahl der richtigen Hochtemperatur-Laminatmaterialien für Leiterplatten kann für Ihren Betrieb entscheidend sein. Wenn Sie Ihre Leiterplatten in Hochtemperatursituationen einsetzen, sind PCB-Laminate für Hochtemperatur eine Voraussetzung. Wenn nicht die richtigen PCB-Laminatmaterialien für hohe Temperaturen verwendet werden, kann dies katastrophal sein. Wie? Lesen Sie weiter.

Was passiert, wenn sich Leiterplatten erwärmen?

Wir wissen, dass es eine natürliche Eigenschaft von Wärme ist, dass sich Dinge ausdehnen, und Leiterplattenmaterialien sind da keine Ausnahme. Die Schaltungen auf einer Leiterplatte sind empfindliche Maschinen und müssen ihre spezifische Form beibehalten. Insbesondere Mikrowellen- und Millimeterwellenschaltkreise haben kleine, filigrane Merkmale. Wenn diese Merkmale durch hohe Hitze verzerrt werden, funktionieren sie möglicherweise nicht mehr. Eine andere Ausdehnung des Schaltungsmaterials infolge hoher Hitze kann die Form von Übertragungsleitungen verändern, Frequenzen verschieben und die Leiterimpedanz vom standardmäßig gewünschten Wert von 50 Ohm ändern.

Oxidation kann auch ein Problem sein. Während das von Ihrem Kupferlaminat bedeckte dielektrische Material vor Oxidationseffekten geschützt ist, ist dies bei freiliegendem dielektrischem Material nicht der Fall. Wenn dieses Material anfällig für Oxidation ist, könnten Sie bei höheren Temperaturen, die die Oxidation beschleunigen, ein Problem haben. Das Ergebnis kann ein größerer Verlust von Übertragungsleitungen und ein größerer Verlustfaktor sein.

Was sind einige wichtige Laminateigenschaften zum Schutz von Leiterplatten?

Zu den wichtigen Laminateigenschaften, die beim Schutz von Leiterplatten zu berücksichtigen sind, insbesondere vor Hochtemperatursituationen, gehören:

• Glasübergangstemperatur (TG ) – Die thermodynamische Verschiebung des Polymers von starr nach weich
• Z-Achsen-Erweiterung – Die physikalische Ausdehnung entlang der Z-Achse, ausgedrückt in Prozent oder CTE, Wärmeausdehnungskoeffizient.
• Zersetzungstemperatur (TD) – Messung des Gewichtsverlusts durch Harzabbau aufgrund hoher Hitze. Der Punkt, an dem 5 Prozent der Masse durch Zersetzung verloren gehen.
• Feuchtigkeitsaufnahme – Wie gut ein Material Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnehmen kann.
• Zeit bis zur Delaminierung – Zeit, die benötigt wird, um bei einer gegebenen Temperatur zu delaminieren.

Was ist ein CTE?

Der CTE oder Wärmeausdehnungskoeffizient ist ein Maß dafür, wie stark sich ein Material bei höheren Temperaturen ausdehnt, ausgedrückt in Teilen pro Million (PPM) gemäß der Celsius-Skala. Das Ziel ist es, einen CTE für die dielektrischen Schichten Ihrer Leiterplatten mit einem ähnlichen Wert wie das auf diese Schichten laminierte Kupfer zu haben. Auf diese Weise dehnen sie sich einheitlich aus, anstatt aneinander zu ziehen.

Woher kommt die Wärme in einer PCB-Hochtemperatursituation?

Ein weiterer Grund, warum Hochtemperaturlaminate bei der Arbeit mit Leiterplatten so wichtig sind, ist, dass potenziell schädliche Hitze von fast überall her kommen kann, mit unvorhersehbaren Auswirkungen. Wenn Sie davon ausgehen, dass Hitze kein Problem für Ihre Leiterplatten darstellt, steht Ihnen möglicherweise ein böses Erwachen bevor. Wenn Sie nicht genau wissen, woher Ihre möglicherweise schädlichen Hitzeeffekte kommen, sind einige mögliche Hitzequellen:

• Wärme, die von einer auf der Leiterplatte montierten Komponente erzeugt wird, wie z. B. Galliumnitrid-Transistoren, die hinzugefügt werden, um die Leistungspegel von HF-/Mikrowellensystemen zu erhöhen.
• Wärme, die von einem Element außerhalb der Leiterplatte erzeugt wird – beispielsweise in elektronischen Systemen für Kraftfahrzeuge.
• Wärmestau aufgrund der Verwendung der Leiterplatte in einer nicht ausreichend belüfteten Umgebung.

Anstatt vorherzusehen, woher Wärmequellen kommen, sollten Sie sicherstellen, dass Sie Schaltungsmaterialien verwenden, die den Auswirkungen hoher Temperaturen widerstehen, wenn die Möglichkeit besteht, dass Sie Ihre Leiterplatte in einer Hochtemperaturumgebung verwenden Hochtemperaturlaminate.

Was sind die wahrscheinlichen Hochtemperatursituationen für Leiterplatten?

Hochfrequenzschaltkreise erzeugen wahrscheinlich Hochtemperatursituationen. Je mehr Leistung Sie benötigen, desto mehr Wärme können Sie erwarten. Zu den Hochtemperatursituationen, in denen die optimale Leistung der Leiterplatte unter einer Vielzahl von potenziell stressigen Bedingungen aufrechterhalten werden muss, gehören die Luft- und Raumfahrtindustrie und medizinische Anwendungen. Ein Ausfall in diesen Situationen unter rauen Bedingungen kann katastrophal sein, daher ist die Verwendung der richtigen Materialien für die Leiterplatte im Allgemeinen und für das Laminat im Besonderen von entscheidender Bedeutung.

Denken Sie daran, sicherzustellen, dass die CTEs zwischen den Laminatmaterialien und anderen Leiterplattenmaterialien ausgerichtet sind, ist ein Schlüsselelement zum Schutz Ihrer Leiterplatte vor den schädlichen Auswirkungen der Wärmeausdehnung.

Wie kann ich meine Leiterplatten neben der Verwendung der richtigen Laminatmaterialien vor Hitzeeinwirkung schützen?

Wie bei allen Fragen rund um die Qualität und Leistung von Leiterplatten kommt es auf das Design an. Beim Design Ihrer Leiterplatte ist es wichtig, die Leistungsmerkmale nicht nur im luftleeren Raum zu betrachten. Designer müssen sich fragen, wie stabil diese Eigenschaften unter Temperatur sind.

Wenn eine Leiterplatte einer Hochtemperatursituation ausgesetzt wird, müssen Materialien, die bei höheren Temperaturen nicht stabil und zuverlässig sind, durch solche ersetzt werden, die es sind. Designer sollten sich auch des RTI oder relativen thermischen Index eines PCB-Materials bewusst sein. Diese vom Underwriters‘ Laboratory (UL) festgelegte Messgröße gibt die höchste Temperatur an, der Sie ein bestimmtes Material aussetzen können, damit die Leistung nicht beeinträchtigt oder die Materialeigenschaften verändert werden.

Eine weitere Bewertung, die Designer kennen sollten, ist die MOT oder maximale Betriebstemperatur, die die höchste Temperatur ist, die eine Schaltung in einer bestimmten PCB-Konfiguration ohne signifikante negative Auswirkungen auf die Leistung oder Eigenschaften des Materials bewältigen kann. Im Allgemeinen kann es Ihnen später beim Design und der Herstellung von Leiterplatten viel leichter fallen, Temperatureffekte von Anfang an zu berücksichtigen.

Wie kann ich mehr über Wärmeausdehnung, Hochtemperatur-Laminatmaterialien und PCBs erfahren?

Das richtige Laminat kann Ihre Leiterplatte vor extremer Hitze schützen, die Ausdehnung verlangsamen, Verzerrungen reduzieren und es Ihren Schaltkreisen und Schaltkreismaterialien ermöglichen, die Eigenschaften zu bewahren, die sie für eine effektive Funktion benötigen. Millennium Circuits Limited ist darauf spezialisiert, hochwertige Leiterplatten für eine Vielzahl von Anwendungen zu liefern, sogar solche, die in Hochtemperatursituationen stattfinden.

Um mehr über Leiterplatten zu erfahren, wie sich Hitze auf Leiterplatten auswirkt, Laminate, wie Laminate Leiterplatten vor Hitze und anderen Gefahren schützen, oder alles, was mit der Herstellung und Verwendung von Leiterplatten zu tun hat, wenden Sie sich noch heute online an MCL oder rufen Sie uns unter 717-558-5975 an .